Поиск

Геохимическая концентрация вещества
28.10.2015

Наряду с влиянием обычных почвообразующих пород (гранитов, базальтов, известняков, сланцев, песчаников, лёссов и т. д.) необходимо учитывать почвообразующую роль своеобразных горных пород и минералов, являющихся продуктами геохимической концентрации определенных элементов и их соединений. Еще не вполне оценено влияние на почвообразование соляных куполов и грязевых вулканов, нефтегазовых залежей и рудных месторождений, а также скрытых скоплений редких элементов (включая радиоактивные). Очень часто подобные образования прямо или косвенно влияют на физические, химические и биологические свойства почв данной территории, вызывая отклонения от типичных «фоновых» почв, образовавшихся там, где отсутствуют упомянутые концентрации специфических соединений.
В местах таких концентраций образуется как бы ореол влияния соединений геохимической концентрации на кору выветривания и на почвы. Почвы таких ореолов влияния приобретают некоторые свойства, отличные от господствующего «фона типичных почв» местности. Почвы ореола влияния геохимических концентраций в зависимости от характера этих концентраций приобретают «аномальные» черты: повышенную гумусность или повышенную битуминозность, обогащенность специфическими элементами (например, ураном, медью, цинком, кобальтом, йодом). Определив типичные фоновые и аномальные черты в почвенном покрове, можно установить, что в районе залегания почв аномального химизма наблюдается влияние не обычных факторов почвообразования, а специфических, связанных с геохимической концентрацией веществ в виде тех или иных месторождений полезных ископаемых, залегающих порой на значительной глубине.

Геохимическая концентрация вещества

Так, на рис. 38 приводятся результаты методических почвенно-геохимических исследований при поисках возможного месторождения меди. Фоновое содержание меди в почвах массива колеблется от 0,003 до 0,008%. В центральной части массива содержание меди превышает 0,02%. В ореоле вокруг этого контура содержание меди промежуточное — 0,008—0,02%. Аномально высокое содержание меди в центральной части массива связано с рудным телом, залегающим на глубине 18—25 м. Ho ореол содержания меди смещен почвенно-геохимическими потоками в направлении к аккумулятивным формам рельефа. Аналогичные аномалии в виде повышенных содержаний йода, хлористого кальция, гипса в почвах были установлены В.А. Ковдой и сотрудниками для территорий нефтяных залежей на глубинах порядка сотен метров (рис. 39). В.А. Соколовым еще раньше было доказано явление газовых аномалий в почвах, перекрывающих нефтеносные залежи, Так были разработаны в России почвенно-геохимические методы поисков и разведки на нефть и газы, на такие редкие элементы, как медь, цинк, кобальт, йод и бром.
Геохимическая концентрация вещества

Одним из примеров «аномальных отклонений» являются массивы сильнозасоленных или солонцовых почв в районах существования соляных куполов или скрытых тектонических структур (рис. 40, 41). Соляными куполами в геологии называют обширные (диаметром до нескольких десятков километров) мощные скопления почти чистых солей (чаще хлористого натрия, хлоридов калия и магния или боратов), поднятых тектоническими процессами с больших глубин (порядка сотен и тысяч метров) к поверхности. Циркулирующие почвенные воды размывают тело куполов, разнося соли в ближайшие районы. В районе соляного купола образуются местные скопления гипсов, пятна своеобразных сильносолончаковых или солонцовых почв.
Солянокупольные образования широко известны на разных материках. В частности, они распространены в Иране, Средней Азии, Северном Прикаспии. В последнем на каждые 300 км2 приходится в среднем по одному соляному куполу. Площади отдельных куполов достигают нескольких квадратных километров при мощности соляного тела до 1—2 тыс. м. В составе солей 90—98% приходится на долю галита. Подземные и поверхностные воды в районах соляных куполов отличаются повышенной минерализацией и часто абсолютным преобладанием хлоридов натрия и присутствием бора. Почвы в районах, прилегающих к куполам, могут иметь весьма своеобразную засоленность или солонцеватость, связанную с влиянием солей, выщелоченных из тела соляных куполов. Соляные купола часто связаны с нефтеносностью местности. Поэтому аномальная засоленность почв и подземных вод может служить косвенным признаком возможной нефтеносности недр.
Еще более интересным и столь же очевидным примером влияния местных эндогенных геохимических факторов на почвообразование являются грязевые вулканы и грифоны (рис. 42). Грязевые вулканы, сопки, грифоны известны на Керченском и Таманском полуостровах, в Прикаспийской низменности Азербайджана и Западной Туркмении, в Румынии. Высота грязевых вулканов составляет 10—15 м, но иногда 300—400 м. Грязевые вулканы покрывают выбросами десятки квадратных километров.
Геохимическая концентрация вещества

Грязевые вулканы, сопки, грифоны периодически выбрасывают на поверхность грязевую брекчию, большие количества газа (преобладает метан) и минерализованных вод. Концентрация рассолов, поступающих с глубины 300—500 м из третичных, иногда меловых толщ, порой достигает 50—100 г/л. В составе солей обычно преобладают хлориды натрия, магния, кальция при небольшом содержании сульфатов, что обусловлено процессами векового десульфирования. В этих же водах обычно присутствуют соединения йода (30—60 мг/л), брома (50—100 мг/л), бора. Под влиянием таких вод создаются местные очаги хлоридно-кальциевого засоления и аккумуляции в почвах соединений йода, брома, бора.
Выброшенные массы солей перераспределяются поверхностными водами и ветром на окружающую территорию, вызывая ее засоление. Образующиеся в районах грязевого вулканизма засоленные почвы характеризуются высокой хлоридностью, очень малой сульфатностью, низким содержанием гипса, склонностью к сильной солонцеватости и повышенным содержанием йода, бора и брома.
Миграция различных элементов и их соединений из глубинных месторождений нефти к поверхности является установленным фактом. Скорость, пути и размеры этой миграции определяются рядом обстоятельств: специфическими свойствами мигрирующих веществ, условиями залегания их в недрах и физико-географическими условиями поверхности.
Типичные нефтяные воды характеризуются: а) весьма высокой минерализацией (до 200 г/л и выше); б) бессульфатностью или ничтожным содержанием сульфатов и высоким содержанием хлоридов натрия (до 95—98% от суммы эквивалентов); в) наличием хлоридов кальция или гидрокарбонатов натрия; г) содержанием нафтеновых кислот, йода, брома, бора и других микрокомпонентов нефтяной залежи.
Влияние этих вод на химизм почв и почвенно-грунтовых вод в районе, расположенном над нефтяной залежью, сказывается тем в большей степени, чем лучше условия для миграции глубинных вод к поверхности.
Передвижение солей из глубин к поверхности может осуществляться различными путями в зависимости от местных условий. Одним из таких путей может быть передвижение солей с капиллярной и пленочной влагой. Наличие дизъюнктивных нарушений и трещин в породах способствует передвижению к поверхности сильно минерализованных нефтяных вод. Одним из факторов этого передвижения является значительное давление, наблюдаемое в нефтесодержащем пласте. Таким образом, образование почв хлор-кальциевого или содового засоления или почв, содержащих большие количества йода, может быть косвенно связано с влиянием нефтяной залежи.
От нефтяной залежи к поверхности почвы направлен вековой поток газов, генетически связанных с нефтью. Газовая фаза почв, лежащих над залежами газов и нефти, поэтому отличается от обычного состава почвенных газов тем, что в них повышено количество углеводородов разного типа. Нефтяные газы состоят из предельных углеводородов. Среди них, как правило, преобладает метан. Углеводороды, испытывая воздействие ряда внешних факторов, могут нарушать нормальный состав гумуса в почвах. К таким факторам В.А. Соколов относит: а) каталитическое действие глин и почв; б) ионизацию; в) лучистую энергию Солнца, в частности ультрафиолетовые лучи; г) деятельность почвенных микробов.
В результате реакций, ведущих к полимеризации, могут образовываться углеводороды с весьма большим молекулярным весом. Высказывались предположения, что образование «почвенных восков» из нефтяных углеводородов может происходить под влиянием каталитического действия почвы.
Каждый тип почв характеризуется определенным содержанием и закономерным распределением по профилю и составом органического вещества. Распределение по профилю почвы органического вещества, образовавшегося из нефтегазовых углеводородов, отличается от распределения в почвах органического вещества растительно-наземного происхождения. Почвы, покрывающие нефтеносные территории, обогащаются углеродом за счет мигрирующих от залежи углеводородов, поэтому в них отношение С:N расширено; повышена в них также битуминозность гумуса.
В последние годы исследования роли верхней мантии в геохимической истории Земли показали, что мантия генерирует и направляет к поверхности земной коры многочисленные и разнообразные углеводороды и более всего поток метана. Вероятно, синтез нефти, графитов, битумов в земной коре происходит под влиянием углеводородов, образованных в верхней мантии Земли. Процессы миграции углеводородов, двуокиси углерода, соединений серы, азота не могут пройти в природе бесследно для гипергенеза и почвенного покрова суши. Ho это еще неизвестные разделы педогеохимии.